基于表現(xiàn)建筑空間本體魅力的管線綜合研究
——以中衛(wèi)南站設(shè)計(jì)為例

劉菁華

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

1 研究背景

長(zhǎng)期以來，軌道交通建筑的室內(nèi)裝修與裝飾，是建筑設(shè)計(jì)、施工以及投資的重要組成部分，在工程的各個(gè)階段，其涉及范圍廣泛，消耗的時(shí)間、精力及投資巨大，從某種程度上講，并不是最為經(jīng)濟(jì)、集約和高效的方式。

室內(nèi)空間之所以要進(jìn)行裝修與裝飾，一方面，它是構(gòu)思立意的延伸，在空間本體表現(xiàn)力不足的時(shí)候，能夠輔助完善和詮釋出設(shè)計(jì)理念；另一方面，降低了各工種自身以及工種之間的方案規(guī)劃和統(tǒng)籌難度，由于有后期的裝修掩飾，大量結(jié)構(gòu)構(gòu)件、管線和設(shè)備設(shè)施均能夠在裝飾層的內(nèi)部空間自成一派，各行其道，減少了專業(yè)間的協(xié)作配合，降低了設(shè)計(jì)難度，縮短了出圖周期。“無裝修不建筑”、“交給裝修來解決”的思想，在行業(yè)內(nèi)已成為一種主流。

然而，從建筑工程的全壽命周期看，上述方式未必是最好的途徑。后期通過室內(nèi)裝修與裝飾來修正工程缺陷，雖然可以使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段較為省時(shí)省力，但卻顯著增加了工程投資[1]，加大了裝修裝飾的工作量，延長(zhǎng)了施工周期，為竣工后的使用維護(hù)也帶來更高投入與要求。

為了解決上述問題，在新建吳忠至中衛(wèi)鐵路中衛(wèi)南站進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐。在方案設(shè)計(jì)階段，即立意于“少就是多”的空間構(gòu)想，努力創(chuàng)造建筑形態(tài)與結(jié)構(gòu)邏輯的高度統(tǒng)一[2]。尤其對(duì)于公共空間的室內(nèi)設(shè)計(jì)，力求避免單純的裝修及裝飾元素的附著[3]，將建筑空間本體直接展現(xiàn)于使用者面前，實(shí)現(xiàn)了空間藝術(shù)之美與技術(shù)理性之美的有機(jī)融合[4]。

在塑造空間本體魅力的過程中，管線綜合設(shè)計(jì)的研究與創(chuàng)新，發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。在候車大廳中取消吊頂設(shè)置，簡(jiǎn)化側(cè)墻的附加裝飾元素，將紛繁蕪雜的各專業(yè)管線及設(shè)備設(shè)施進(jìn)行精巧的組織與掩藏，使得“拱+雙向正交密肋梁”的結(jié)構(gòu)體系得以完美展現(xiàn)，取得了令人贊嘆的藝術(shù)效果，為同類型的工程設(shè)計(jì)提供了有益的借鑒，見圖1。

(圖片來源：中鐵十六局集團(tuán)有限公司)圖1 中衛(wèi)南站候車大廳實(shí)景

2 建筑構(gòu)思

中衛(wèi)南站位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市黃河南岸常樂鎮(zhèn)，是新建吳忠至中衛(wèi)鐵路的重要站點(diǎn)。站房類型為線側(cè)下式中型鐵路旅客站房，最高聚集人數(shù)2 000人，總建筑面積1.19萬m2，建筑高度30.2 m，地上2層(局部4層)，地下(局部)1層。站房候車大廳中部為2層通高，使用面積5 184 m2，面寬108 m，進(jìn)深48 m，室內(nèi)凈高為14～25 m。大廳東、西兩側(cè)一層為母嬰及VIP候車室、公共衛(wèi)生間等服務(wù)用房，二層為旅客服務(wù)空間。中衛(wèi)南站建成后的實(shí)景見圖2。

(圖片來源：中鐵十六局集團(tuán)有限公司)圖2 中衛(wèi)南站俯視實(shí)景

中衛(wèi)市是古代邊防重鎮(zhèn)，且素有“塞上江南”、“沙漠水城”的美譽(yù)[5]，大漠鋪陳出恢弘的畫卷，黃河輾轉(zhuǎn)著動(dòng)人的旋律，這宜動(dòng)宜靜、宜剛宜柔的獨(dú)特魅力，是中衛(wèi)南站創(chuàng)作構(gòu)思的源泉[6]。設(shè)計(jì)打破傳統(tǒng)車站中心對(duì)稱、橫平豎直的方正模式，采用蜿蜒柔美的波浪型曲線勾勒出站房及站臺(tái)風(fēng)雨棚的天際輪廓。曲線屋面自東端地面蓄勢(shì)而起，向西逐漸提升，在站房中部主入口處翻卷呈半圓狀，蜿蜒至西側(cè)山墻處升騰形成鐘塔，再從塔頂驟然直下，在近地面處引入“長(zhǎng)城”寓意的“V”字形轉(zhuǎn)折連續(xù)線，自西向東規(guī)律展開，于東側(cè)山墻處收官。造型實(shí)體部分采用溫暖的黃金麻花崗巖及仿石鋁單板，與通透規(guī)則的玻璃幕墻虛實(shí)呼應(yīng)，相得益彰[7]。建筑形象疏朗靈動(dòng)、一氣呵成，讓人仿佛看到歷經(jīng)風(fēng)沙洗練之后，沙漠中熠熠閃光的一汪清泉，見圖3。

(圖片來源：中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司)圖3 中衛(wèi)南站側(cè)透視效果圖

為了使這震撼人心的建筑造型能夠內(nèi)外兼修，360°全方位展現(xiàn)，候車大廳室內(nèi)設(shè)計(jì)取消了吊頂以及南、北向的側(cè)墻裝飾，將鋼結(jié)構(gòu)拱柱、網(wǎng)殼屋面、長(zhǎng)城造型直接展示于空間之中，形成室內(nèi)外形態(tài)一致、手法呼應(yīng)、線腳連貫的動(dòng)人效果[8]，見圖4。

3 設(shè)計(jì)手法與創(chuàng)新

3.1 空間多維利用及管線統(tǒng)籌規(guī)劃3.1.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

傳統(tǒng)的候車大廳裝修設(shè)計(jì)思路，是吊頂采用鋁合金條板或垂片，水平管線均設(shè)置于吊頂空間內(nèi)，燈具、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器、噴淋、風(fēng)口等末端設(shè)備、設(shè)施設(shè)置于板縫處。豎向管線或通過管道井，或貼鄰柱角、墻面落下，通過墻體干掛花崗巖、鋁板，將豎向管線進(jìn)行包裹掩飾[9]。

中衛(wèi)南站的設(shè)計(jì)構(gòu)思，是將側(cè)墻與屋面所采用的“拱+雙向正交密肋梁”結(jié)構(gòu)體系，直接展現(xiàn)于公共空間之中，通過建筑本體的力學(xué)與理性之美，表達(dá)出渾然天成、大氣磅礴的藝術(shù)效果。因此，中衛(wèi)南站候車大廳內(nèi)不設(shè)置吊頂，側(cè)墻除了拔地而起、頂部擴(kuò)散開來的弧形拱柱和中、下部疏朗蜿蜒的“長(zhǎng)城”造型之外，均為通透的玻璃幕墻。

局促有限的實(shí)體空間，輾轉(zhuǎn)多姿的界面形態(tài)，為管線綜合設(shè)計(jì)帶來了巨大的挑戰(zhàn)[10]。集約設(shè)計(jì)、精簡(jiǎn)數(shù)量、優(yōu)化路徑、空間挖潛，本著以上四個(gè)原則，通過研究與創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)初衷，取得了理想的室內(nèi)效果。

3.1.2 多維度空間的利用

為了實(shí)現(xiàn)一氣呵成、明朗簡(jiǎn)潔的空間特質(zhì)，需要在滿足結(jié)構(gòu)、采暖、空調(diào)、給排水、照明、信息、標(biāo)識(shí)、消防等各專業(yè)功能需求的前提下[11]，將這些復(fù)雜繁多的技術(shù)手法在空間中掩映于無形。設(shè)計(jì)之初，對(duì)室內(nèi)各個(gè)維度的可用空間進(jìn)行發(fā)掘和梳理。

在水平維度，設(shè)計(jì)開發(fā)了上、中、下三個(gè)層面的管線路徑，上部利用頂棚全覆蓋的金屬屋面系統(tǒng)，中部利用南、北側(cè)墻的“長(zhǎng)城”造型以及東、西兩端的客服房間側(cè)墻，下部通過在地面之下設(shè)置管溝，將水平空間內(nèi)的管線進(jìn)行分組、分流。

在豎向維度，利用鋼結(jié)構(gòu)拱柱“頂天立地”的結(jié)構(gòu)特征以及“長(zhǎng)城”造型每隔一段即蜿蜒落地的形態(tài)特點(diǎn)，在拱柱中部的聯(lián)系構(gòu)件和“V”形空間內(nèi)設(shè)置垂直管線系統(tǒng)，用于解決上、中、下三層水平管線系統(tǒng)之間的縱向聯(lián)系問題，見圖5。

圖5 多維空間利用構(gòu)思

3.1.3 管線規(guī)劃統(tǒng)籌創(chuàng)新

多維空間的布局思路確定之后，結(jié)合使用需求與技術(shù)手法的合理性，根據(jù)設(shè)備設(shè)施的末端供給路徑長(zhǎng)短、對(duì)環(huán)境的溫濕度要求、管線自身的使用特點(diǎn)、室內(nèi)空間的美觀性，將暖通、空調(diào)、給排水、電氣、信息等各專業(yè)管線進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃[12]。

頂棚沒有吊頂，管線不能暴露，能利用的空間只有雙層金屬屋面之間的狹窄通路，無法敷設(shè)大直徑管線[13]，因此頂棚空間僅設(shè)置照明電纜及燈具。

站房的南、北向外墻，除了“長(zhǎng)城”造型和拱柱是實(shí)體之外，其余元素均為通透的玻璃幕墻，這使得能夠容納管線的空間非常有限。經(jīng)過對(duì)各專業(yè)管線嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮Y選及優(yōu)化之后，將必須在側(cè)墻位置進(jìn)行服務(wù)，或?qū)Π踩砸筝^高的設(shè)備及管線，如空調(diào)風(fēng)口、自動(dòng)噴淋、安防監(jiān)控、電氣系統(tǒng)設(shè)置于此[14]，其余管線繼續(xù)下移。

頂棚及側(cè)墻的實(shí)體空間局促，藝術(shù)效果要求高，設(shè)計(jì)通過在候車大廳地面下設(shè)置管溝[15]，并與站房東、西兩端辦公設(shè)備輔助用房的管線系統(tǒng)相連接，來解決其余管線的水平供給問題和整棟建筑的系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)需求。

頂棚至“長(zhǎng)城”的縱向管線，如雨水、消防水管及電力、信息支線，與拱柱的豎向構(gòu)件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，消防水炮設(shè)置于空間節(jié)點(diǎn)的頂端，使其成為室內(nèi)的裝飾性元素。

“長(zhǎng)城”造型與地面相交的部分，用于完成空間中部與下部之間的管線銜接，主要有各類水管的接駁、采暖分集水器及消火栓、配電柜的設(shè)置等[16]。

根據(jù)上述指導(dǎo)原則，各專業(yè)展開設(shè)計(jì)，并向建筑專業(yè)提供各個(gè)空間內(nèi)的管線數(shù)量、尺寸、安裝、檢修及安全運(yùn)營(yíng)要求，建筑專業(yè)進(jìn)行管線綜合及空間利用的深度設(shè)計(jì)，必要時(shí)協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)專業(yè)對(duì)力學(xué)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，如此往復(fù)循環(huán)，直至所有問題得到解決。

3.2 頂棚空間管線綜合設(shè)計(jì)及藝術(shù)效果展現(xiàn)

本工程的網(wǎng)殼屋面采用空間雙向正交密肋梁結(jié)構(gòu)體系，波浪起伏，凹凸有致，經(jīng)緯交織的鋼梁構(gòu)成韻律感十足的網(wǎng)格單元，成為站房的標(biāo)志性特征，也是各環(huán)節(jié)竭力塑造的重點(diǎn)界面。設(shè)計(jì)依據(jù)屋面的弧度和鋼梁的走勢(shì)來組織管線路徑，并將燈具設(shè)置于網(wǎng)格交點(diǎn)處，明亮的點(diǎn)點(diǎn)燈光使網(wǎng)殼屋面更為靈動(dòng)。為了盡量減少對(duì)鋼梁的影響，設(shè)計(jì)將電線置于φ25 mm的線管中，并將線管敷設(shè)于金屬屋面內(nèi)的雙層金屬板之間，在頂棚需要設(shè)置燈具的位置，將線纜接出，改為軟管貼附于鋼梁表面并接至燈具。這樣做的優(yōu)點(diǎn)，一是避免了管線對(duì)主體鋼結(jié)構(gòu)的依附與破壞，安全性更高；二是降低了管線的敷設(shè)和固定難度，在金屬屋面底板承載之下，管線得到了便捷且穩(wěn)妥的支撐。三是線管外露部分很少，不僅實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)潔美觀的空間效果，而且減少了管線表面氟碳裝飾噴涂的工程量，有效降低了工程造價(jià)，見圖6。

圖6 頂棚空間管線設(shè)計(jì)

3.3 側(cè)墻空間管線綜合設(shè)計(jì)及藝術(shù)效果展現(xiàn)

由于頂棚空間能夠?qū)崿F(xiàn)的管線功能供給較為單一，側(cè)墻空間的深度開發(fā)尤為必要。空調(diào)方案是側(cè)墻空間需要解決的重要問題。根據(jù)本工程特點(diǎn)，空調(diào)形式設(shè)計(jì)為噴口式側(cè)出風(fēng)，候車大廳東西兩側(cè)，將空調(diào)器及其相關(guān)管線設(shè)置于客服側(cè)墻、二層樓板的梁下空間內(nèi)，中部送風(fēng)不足的地方，在南北兩端“長(zhǎng)城”處設(shè)置送風(fēng)口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)[17]。

“長(zhǎng)城”造型是管線水平通路系統(tǒng)中最為復(fù)雜、技術(shù)難度最大的空間，一方面因?yàn)槠湫螒B(tài)蜿蜒，結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件多，空間形式復(fù)雜；另一方面作為建筑造型的重要元素，它的造型、比例及尺度受到嚴(yán)格控制，因而內(nèi)部可以利用的凈空間非常有限，需要對(duì)設(shè)置于其中諸多管線的合理布局及全壽命周期內(nèi)的服務(wù)需求給予充分考量，找到空間藝術(shù)性、結(jié)構(gòu)安全性以及管線合理性之間的最佳平衡點(diǎn)。

在“長(zhǎng)城”內(nèi)部空間的管線綜合設(shè)計(jì)中，中部54 m大跨為困難區(qū)域，對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性起決定性作用。經(jīng)過綜合分析比較，設(shè)計(jì)采用了以外墻處框架梁為支點(diǎn)，室內(nèi)外挑梁的結(jié)構(gòu)形式，將54 m跨沿東西方向分為4部分，根據(jù)室內(nèi)、外管線所需的不同縱向空間，在挑梁的不同高程設(shè)置挑板，將空間沿垂直方向分為兩組單元。室內(nèi)一側(cè)，在挑板上部的每個(gè)挑梁?jiǎn)卧獌?nèi)放置空調(diào)器及靜壓箱，下部外側(cè)吊裝其供水、回水和冷凝水管，并提前預(yù)留好管線的縱坡空間。內(nèi)側(cè)放置信息橋架及自噴水管。室外一側(cè)，在挑板之上擱置一路電力橋架，下部懸掛一路電力橋架，見圖7。

圖7 “長(zhǎng)城”造型內(nèi)部空間管線綜合設(shè)計(jì)(單位：mm)

“長(zhǎng)城”造型的落地區(qū)域，是側(cè)墻與地面空間管線接駁的重要節(jié)點(diǎn)，地下管溝內(nèi)的消防水管、采暖水管與空調(diào)水管的接駁[18]，采暖的分集水器、各類檢修口均設(shè)置于此。設(shè)計(jì)將垂直于候車大廳的東、西側(cè)V形墻上設(shè)置檢修暗門，面向候車大廳的垂直側(cè)墻上設(shè)置消火栓及滅火器。

3.4 地下空間管線綜合設(shè)計(jì)

完成室內(nèi)空間上部、中部的管線設(shè)計(jì)之后，其余的諸多水管干線設(shè)置于地下空間解決[19]。在候車大廳地面下設(shè)計(jì)一條回字形半通行管溝，并與站房東西兩側(cè)辦公輔助用房及出站通道相連，形成覆蓋完備的地下管路系統(tǒng)。主管溝設(shè)計(jì)為寬1.8 m、高1.4 m，支管溝長(zhǎng)和寬均為1.4 m，將消防炮給水管、消火栓給水管、自噴給水管、采暖供回水管以及無風(fēng)管遠(yuǎn)程送風(fēng)空調(diào)器系統(tǒng)的給水干管分設(shè)為左側(cè)1列，右側(cè)2列，設(shè)置于管溝側(cè)壁[20]。在候車大廳南、北兩側(cè)各4個(gè)“長(zhǎng)城”造型落地空間內(nèi)，設(shè)置地暖分集水器及各類消防立管與水平管道的接駁節(jié)點(diǎn)。

至此，管線綜合問題得到了圓滿的解決。由于設(shè)計(jì)階段研究到位、考慮完善，使得施工過程進(jìn)展順利，所有想法均得到了實(shí)踐的驗(yàn)證和認(rèn)可。

4 結(jié)語

中衛(wèi)南站構(gòu)思別致，造型優(yōu)美，展現(xiàn)了建筑形態(tài)與結(jié)構(gòu)邏輯的高度統(tǒng)一。室內(nèi)設(shè)計(jì)摒棄了多余的裝修、裝飾元素，通過獨(dú)具匠心的管線綜合設(shè)計(jì)，將紛繁復(fù)雜的管線技術(shù)問題與建筑空間本體有機(jī)融合，取得了較好的藝術(shù)效果。

本工程在管線綜合設(shè)計(jì)方面的探索及實(shí)踐，能夠?yàn)槁每驼痉考按罂臻g建筑的室內(nèi)設(shè)計(jì)提供有益的借鑒。首先，應(yīng)注重對(duì)建筑空間本體藝術(shù)性的塑造，對(duì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的力學(xué)和美學(xué)特性，應(yīng)有發(fā)掘與提升意識(shí)；其次，應(yīng)充分開發(fā)空間各維度實(shí)體界面的潛力，并對(duì)各相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)原理、管線特點(diǎn)深入研究和掌握，在了解的基礎(chǔ)上，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化；最后，空間塑造與管線綜合是一個(gè)互為制約、彼此促進(jìn)的螺旋上升式的設(shè)計(jì)過程，要有創(chuàng)新與鉆研的精神，方能收獲成功。